铝合金材料产品设计分析

本文从设计与材料的关系入手，重点讨论了铝合金材料的造型特征与表面处理特征，结合设计实例分析了这些特征在产品设计中的表现形式以及该形式所传达给受众的非物质层面的体验，展现出铝合金材料在相关产品设计中的优势。

《考工记》强调一切制作工艺都要在符合自然规律和特点的前提下进行，否则无法获得工艺上乘的制品。从古至今，金属材料以其优异的力学性能、优良的成型工艺、独特的外观特征等综合性能在人类生产与生活中扮演着极其重要的角色。从首饰到家用器具、从祭祀用品到机械设备、从建筑五金到交通工具，金属无处不在，推动人类文明进程，改善人类生活水平。而金属材料中的铝合金材料由于其独特的材质特性使其在产品成型以及表面装饰方面具有突出特点，正是这些特点给予设计更加丰富的理性与感性的创意空间。

质轻高强的材质特征

铝合金是工业用量最大的有色金属，是一种常用的现代材料。相比其他金属材质，铝虽然强度不如钢铁，但其比强度高，铝的密度相对较小，属轻金属，约为2.7 g/cm?，相当于铜的三分之一。如果在纯铝中加入适量的合金元素，可以得到以铝为基体的合金，从而改善和提高性能特征。铝合金材质在低密度情况下其强度和硬度大大优于铝和铁，抗拉强度超越工程塑料，在产品外观造型上表现的更加轻薄、稳固和耐用。

铝合金具有较优良的特性，可以使用在不同的场合，满足不同的功能需求，如优良的散热性与抗压性使其在电子产品市场有很高占有率。铝合金由于良好的表面质感，轻质高强等独特的优势优势，使得铝合金材质不仅在电子产品中广泛应用，在其他产品设计中也有了更为丰富的创意空间。

图1为铝合金材质的手提包，该设计利用了铝合金质轻的特点，在表面冲出蜂窝状孔洞既强化了结构的强度，同时对包身起到了一定程度的美化作用，配合皮质手拎袋，现代金属材质与质朴皮质的混搭呈现出了十分前卫的视觉效果，令人耳目一新，铝合金优良的耐蚀性也提供给用户较为丰富的使用环境。

图1 由铝合金制成的手提包

优良的加工特征

铝合金材料具有很高的塑性，成型性能好，容易加工，可进行轧制、挤压、拉拔、锻造、旋压、冲压等各种塑性加工，可以用于制造形状复杂的产品。

结实耐用的SIGG铝质饮料瓶产品已经成为不着设计痕迹的典范作品。针对铝这种有延展性的金属，设计师采用了冲压这个冷加工工艺。铝瓶是将一块铝片冲压而成，因此它的整个造型只有一个冲压工艺，瓶体的稳定性非常好，同时铝这种材料也使之具有超轻的重量，便于携带。

丰富的表面处理效果

产品设计是为了使所创造的产品与人之间取得最佳匹配的活动，而与人的关系还表现于视觉与触觉的世界，也就是材料表面的世界。

铝合金材料的具有丰富的表面处理效果，依靠各种表面处理工艺来获得色彩光泽肌理等表面要素，而这些表面要素则会因材料表面性质与状态的改变而改变，所以表面处理工艺的合理运用对于产生理想的产品造型形态至关重要。

1.色彩

随着人类审美需求不断提高，仅凭材料的固有色彩已经不足以满足这些需求。根据不同需求，通过一系列表面处理手法调节或改变材料本色，获得人工色。

铝合金材料的固有色彩为银白色，经过阳极氧化处理而得到的氧化膜，具有多孔状结构，具有强烈的吸附能力，因而可以再经过一定的工艺处理使其表面形成一层硬而且致密的保护层并着上各种鲜艳的色彩，达到美化和防护的双重效果。根据着色物质和色素在氧化膜中分布的不同，可分为自然发色法、电解着色法和染色法三类。其中电解着色工艺具有成本低、颜色耐晒、不易退色等特点，是目前应用最广泛的着色方法。铝合金材质可阳极氧化成各种颜色，色彩丰富、色泽艳丽，色域宽广。

2.肌理

肌理是指材料表面的组织纹理结构纵横交错、高低起伏、粗糙平滑、色彩斑斓的纹理变化以及形成的条理韵律节奏所产生的形式美感。物质存在表面，即存在表面肌理。除了材料固有的肌理之外，科技的发展，为创造更多更美的新肌理形式提供了理想的手段和开发前景。

铝合金材质通过表面精加工赋予产品特定的肌理，如平滑光亮、美观和具有凹凸肌理的表面状态，既可以起到仿真、装饰的作用，也可以增强产品表面的防滑、耐磨、耐蚀等功能，可以补充完善产品材质的功能，降低产品表面效果的成本。主要加工方式有：抛光、拉丝、喷砂、车纹、压印、批花等。抛光可以使表面更加平滑高亮;拉丝可根据装饰需要，制成直纹、乱纹、螺纹、波纹和旋纹等几种。表面肌理一般不会以单一的效果出现，而是根据产品的结构特点以不同的肌理效果达到装饰和提高功能的作用。

结语

随着人民生活水平的提高，设计需要满足消费者更加多元化的需求而不断探索新材料的应用空间，同时更应该重视对现有材料设计空间的充分挖掘。在近几十年里，经过人类的不断研究和探索，在铝合金的开发和研制方面都取得了不错的成绩。铝合金作为目前研究较为成熟的金属材料，其成型以及表面处理都有许多优于其它金属材质的地方。设计应该将“美材”配以“巧工”充分结合设计者的设计创意，使得三者相辅相成，互相辉映，才能做出更好的设计，充分地认识材料并创造性地利用材料，也是一个优秀设计师的必备条件。

（作者单位：北京理工大学设计与艺术学院）